太陽能路燈使用電池之一磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰

LiFePO電池，也稱為LFP電池（“LFP”代表“磷酸鐵鋰”），是一種可充電電池，特別是鋰離子電池，它使用LiFePO作為陰極材料的石墨碳電極，其中金屬集電器柵格作為陽極。LiFePO的比容量

高於相關的鋰鈷氧化物（LiCoO）

化學反應，但由於其低工作電壓，其能量密度略低。LiFePO的主要問題是其低導電率。因此，所有的LiFePO正在考慮的4個陰極實際上是LiFePO 由於低成本，低毒性，定義明確，長期穩定等LiFePO

是在車輛使用，公用事業規模固定應用和備用電源中發現的許多角色。

歷史

磷酸鐵鋰

是橄欖石族（三萜礦）的天然礦物。它用作電池電極，最初由John B。 Goodenough在1996年得克薩斯大學的研究小組出版的文獻 作為可充電鋰電池的陰極材料。由於其低成本，無毒，天然豐富的鐵，其優異的熱穩定性，安全特性，電化學效能和比容量（170 mA·h/g，或610 C/g），它已獲得了相當大的市場認可。［

商業化的主要障礙是其本質上低的電導率。透過減小粒徑，塗覆LiFePO來克服該問題

具有導電材料的顆粒，如碳奈米管，或兩者兼而有之。透過另一種方法的組包括摻雜LFP與 陽離子的材料，例如鋁，鈮，和鋯。產品現已大規模生產，並被大型公司用於工業產品，包括Black and Decker的品牌。

麻省理工學院推出了一種新型塗層，可使離子更容易在電池內移動。“Beltway Battery”採用旁路系統，允許鋰離子以足夠大的速度進入和離開電極，以便在一分鐘內完全為電池充電。科學家們發現，透過在稱為焦磷酸鋰的玻璃狀材料中塗覆磷酸鐵鋰顆粒離子繞過通道並比其他電池移動得更快。當帶電原子（離子）在兩個電極（陽極和陰極）之間移動時，可再充電電池儲存和釋放能量。它們的充電和放電速率受這些離子移動速度的限制。這種技術可以減輕電池的重量和尺寸。已開發出一種小型原型電池，可在10至20秒內完全充電，而標準電池則為6分鐘。

在早期的鋰離子電池中使用由石油焦製成的負極（陽極，放電）； 後來的型別使用天然或合成石墨。［

優點和缺點

該磷酸鐵鋰

4電池使用鋰離子衍生化學品，與其他鋰離子電池化學品有許多優點和缺點。但是，存在顯著差異。

與其他鋰離子方法相比，LFP化學品具有更長的迴圈壽命。［

像鎳基可充電電池（和其他鋰離子電池不同）， LiFePO電池具有非常恆定的放電電壓。放電期間電壓保持接近3。2 V，直到電池耗盡。這允許電池在其放電之前提供幾乎全功率，並且它可以極大地簡化甚至消除對電壓調節電路的需要。

由於額定的3。2 V輸出，四個電池可以串聯放置，標稱電壓為12。8 V。這接近六芯氯酸電池的標稱電壓。除了LFP電池的良好安全特性外，這使得LFP成為汽車和太陽能應用中鉛酸電池的良好替代品，前提是充電系統不會因過度充電電壓而損壞LFP電池（超過3。6）在充電時，每個電池的電壓為DC，基於溫度的電壓補償，均衡嘗試或連續涓流充電。在組裝電池組之前，LFP電池必須至少保持平衡，並且還需要實施保護系統以確保在2。5V電壓以下不會將電池放電或在大多數情況下會發生嚴重損壞。

磷酸鹽的使用避免了鈷的成本和環境問題，特別是鈷透過不適當的處理進入環境的擔憂以及鈷含量可再充電鋰電池的熱失控特性的可能性。

磷酸鐵鋰

具有比LiCoO更高的電流或峰值功率額定值

新LFP電池的能量密度（能量/體積）比新的LiCoO低約14％電池。此外，許多品牌的LFP，以及給定品牌的LFP電池中的電池，其放電率低於鉛酸或LiCoO 由於放電率是電池容量的百分比，如果必須使用低電流電池，則透過使用更大的電池（更多安培小時）可以實現更高的速率。更好的是，高電流LFP電池（其放電率比鉛酸或LiCoO高）

可以使用相同容量的電池）。

磷酸鐵鋰

與鋰離子電池化學品（如LiCoO）相比，電池的容量損失率（即更長的日曆壽命）更慢

鈷

或LiMn

錳尖晶石

鋰離子聚合物電池（LiPo電池）或鋰離子電池。］在貨架上放置一年後，一臺LiFePO電池通常具有與LiCoO大致相同的能量密度2鋰離子電池，因為LFP的能量密度下降較慢。

與其他鋰化學品相比，LFP在完全充電狀態下儲存時經歷了更慢的降解。這使得LFP成為待機使用的理想選擇。

安全

與其他鋰離子化學品相比的一個重要優勢是熱穩定性和化學穩定性，從而提高了電池的安全性。 LiFePO是比LiCoO本質上更安全的陰極材料和錳尖晶石，透過省略鈷，其負電阻與增加熱效能潛在地促進熱失控。的鐵P-鍵比更強的，這樣當濫用，（短路，過熱等）的氧原子是更難除去。氧化還原能量的這種穩定化也有助於快速離子遷移。隨著鋰在LiCoO中遷移出陰極細胞，CoO經歷非線性膨脹，影響細胞的結構完整性。LiFePO的完全鋰化和非鋰化狀態中的結構相似，表示LiFePO電池在結構上比LiCoO更穩定細胞。在完全充電的LiFePO的陰極中沒有鋰殘留單元在LiCoO中電池，大約50％保留在陰極中。磷酸鐵鋰中的氧氣在氧氣損失期間具有高彈性，這通常導致其他鋰電池中的放熱反應。因此，磷酸鐵鋰電池在誤操作時（特別是在充電期間）更難點燃，儘管任何完全充電的電池只能作為熱量耗散過充電能量。因此，仍然可能透過誤用而導致電池故障。人們普遍認為LiFePO

電池在高溫下不會分解。 LFP和通常用於航模愛好的LiPo電池之間的差異尤其值得注意。

規格

電池電壓

最小放電電壓= 2。5 V

工作電壓= 3。0~3。3 V。

最大充電電壓= 3。65 V。

體積能量密度 = 220 Wh / dm （790 kJ / dm 3）

重量能量密度> 90 Wh / kg （> 320 J / g）

100％DOD迴圈壽命（迴圈次數達到原始容量的80％）= 2，000-7，000

10％DOD迴圈壽命（迴圈次數達到原始容量的80％）> 10，000 ［

索尼Fortelion：擁有100％國防部的 8，000次迴圈後容量為74％

陰極成分（重量）

90％C-LiFePO 4，等級Phos-Dev-12

5％碳 EBN-10-10（優質石墨）

5％聚偏二氟乙烯（PVDF）

單元配置

碳塗層鋁集電器15

1。54cm 陰極

電解質：碳酸亞乙酯 - 碳酸二甲酯（EC-DMC）1-1 高氯酸鋰（LiClO1M

陽極：石墨或硬碳，插入金屬鋰

實驗條件：

室內溫度

電壓限制：2。0-3。65 V。

充電：高達C / 1速率高達3。6 V，然後恆壓3。6 V，直到I

根據製造商比亞迪的說法，電動車e6的磷酸鐵鋰電池在快速充電站在15分鐘內充電至80％，在40分鐘內充電100％。［

用法

交通

加速所需的更高放電率，更輕的重量和更長的使用壽命使這種電池型別成為腳踏車和電動車的理想選擇。12V LiFePO 4電池作為大篷車，汽車之家或船隻的第二個（房子）電池也越來越受歡迎。

太陽能花園和安全照明系統

單個“14500”（AA電池大小）LFP電池現在用於一些太陽能路徑燈而不是1。2 V NiCd / NiMH。LFP的較高（3。2 V）工作電壓可以允許單個單元驅動LED而無需升壓電路。對適度過充電的耐受性增加（與其他Li電池型別相比）意味著LiFePO可以連線到光伏電池而沒有複雜的電路。單個LFP電池還可以緩解與電池座和電池與電池接觸相關的腐蝕，冷凝和汙垢問題 - 這種不良連線通常特別困擾使用多個可移動NiMH電池的室外系統。

更復雜的LFP太陽能充電被動紅外安全燈也在不斷湧現（2013年）。由於AA尺寸的LFP電池的容量僅為600 mA·h（而燈的亮LED可能消耗60 mA），因此預計只需10小時的執行時間。然而 - 如果僅偶爾觸發 - 這種系統甚至可以在低陽光充電條件下應對，因為燈電子裝置確保在低於1mA的黑暗“空閒”電流之後。

磷酸鐵鋰

功率太陽能燈明顯比普通的戶外太陽能燈更亮，整體效能被認為更可靠。

其他用途

許多家用EV轉換使用大幅面版本作為汽車的牽引包。憑藉高效的功率重量比，高安全性和化學抗熱失控性，業餘家庭“製造商”幾乎沒有障礙。房車通常由於高抽取而轉化為磷酸鐵鋰。